Page 33 - 2020-6

第 18 卷 第 6 期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.18 No.6
2020 年 12 月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research December，2020

文章编号：1672-3031（2020）06-0469-10

潘家口水库氮与磷营养盐的时空变化及滞留效应分析

余 晓 ，李国强 ，诸葛亦斯 ，杜 强 ，刘晓波 ，赵 冲 2
1
1
1
1
1
（1. 中国水利水电科学研究院，北京 100038；2. 华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014）
摘要：潘家口水库是华北地区的重要水源，对保障区域供水安全发挥着重要作用。本文以该水库为研究对象，分
析了建库以来水库氮、磷营养盐的时空变化特征、滞留效应。结果表明：建库以来水库 TP 浓度呈上升趋势，最
高达到 0.37 mg/L；库区 TN、硝酸盐的浓度较高，年际变化小，近 15 年平均浓度分别为 4.4 mg/L、3.5 mg/L，氨氮
浓度基本低于 0.5 mg/L。库区氮、磷以滞留为主，其浓度主要受来水影响；磷的滞留效率呈下降趋势，近 5 年滞
留效率为-6%；氨氮滞留效率一直较高，近 5 年滞留效率为 72%；硝酸盐滞留效率呈增加趋势，近 5 年滞留效率
为 20%，硝酸盐和磷的滞留效应呈显著的负相关关系。结合垂向水质监测的分析表明，近年来库底存在内源污染
的显著释放和反硝化脱氮。潘家口水库库底沉积物污染严重，内源污染将是未来水库水质恶化的潜在风险。为了
保证水库的供水水质，抑制库区内源污染的释放，建议水库尽量保持高水位运行。
关键词：潘家口水库；总磷；总氮；滞留效应；内源污染
中图分类号：X171.4 文献标识码：A doi：10.13244/j.cnki.jiwhr.20190217

1 研究背景

氮、磷是水生植物生长必需的营养盐，也是引起水体富营养化的主要元素，在自然和人类活动
作用下其循环规律及变化对水生生态系统产生显著影响 ［1-3］ 。随着大量工业废水和生活污水的汇入，
水体氮、磷营养盐过剩，水体浮游藻类等异常繁殖，导致湖库水体富营养化的发生 ［4-6］ 。据统计，全
［7］
球范围内 30%~40%的湖库遭受了不同程度富营养化影响 ，25 km 以上的湖库有 63%处于富营养化
2
［9］
［8］
状态 ；我国有 66%以上的湖库处于富营养化水平，其中重富营养和超富营养的占 22% ，43 个主要
湖库中有 26 个处于富营养化状态 ［10］ 。湖库富营养化已成为全球面临的主要水质问题之一，受到当今
学术界的广泛关注 ［5，11-12］ 。
湖库富营养化的治理和修复，已经展开了一系列的研究和修复工作，重点是对氮、磷外源负荷
的控制。1970 年代严重富营养化的欧洲日瑞瓦湖，大力减少入湖外源负荷，湖泊水质逐渐恢复，至
1998 年水体 TP 浓度降至 0.04mg/L，目前湖泊已恢复至贫营养状态 ［10］ 。面对伊利湖严重富营养化问
题，1972 年美国和加拿大联合制定了《大湖水质协定》（GLWQA 1972），限制 TP 的入湖通量；随后伊
利湖水质提升、富营养化现象改善，但近年来湖泊再次富营养化 ［6，15］ 。瑞典富营养化严重的 Trummen
湖，1959 年进行了外源输入控制后水质没有得到改善，1970—1971 年湖底全面清淤后湖泊水质才明
［16］
显改善，湖泊 TP 浓度降至 0.03 mg/L 。美国弗吉尼亚州 Occoquan 水库自 1960 年代水体富营养化严
重，在控制外源污染的同时，该水库采用含高浓度硝酸盐的再生水来控制内源污染，使得水库水质
明显改善，基本满足供水水质要求 ［17-18］ 。不同湖库由于其物理、生物化学和生态特征的差异，采取相
同的治理措施，水质响应不同；同一水体采取不同的治污措施，水质响应也不同 ［19］ 。湖库水体治污
措施的成本高昂，实施难度大，了解湖库营养盐的变化特征、识别主要的污染源，对湖库的管理和
修复至关重要 ［20］ 。

收稿日期：2019-12-17；网络首发时间：2020-12-09
网络首发地址：https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5020.TV.20201207.1007.002.html
基金项目：国家重点研发计划课题（2016YFC0401701）
作者简介：余晓（1988-），博士生，工程师，主要从事生态水力学研究。E-mail：yxseu@126.com
— 469 —